23・4・1 CCD
CCD(charge coupled device)は低雑音で近赤外領域から100 keVを超えるエネルギーのX線領域をカバーし(図23・26)，微弱な光検出に利用できる最も優れたイメージセンサの一つである．CCDは光の入射する方向がパターンをレイアウトした表面からの表面入射型(front illuminated CCD)と，薄く研磨された裏面から入射する裏面入射型(back thinned CCD)に分類することができる84)．一般にデジタルカメラやビデオカメラ用に広く普及しているのはFI-CCDである．FI-CCDでも受光領域がフォトダイオードで形成され，CCDは単なる電荷転送用のシフトレジスタとして機能するインターライン転送型(IL-CCD)とCCDのシフトレジスタ自体が受光領域としても機能するフレーム転送型(FT-CCD)に分けられる85)．前者は主として民生用として開発・発展し，近年では画素サイズが3 μm程度の非常に小さなものまで製造されるようになっている．後者はCCDの開発初期には盛んであったが，IL-CCDの発展に伴い，主として科学計測用として各種分光分析，天文肘として発展してきた．
FT-CCDの中でもビデオの撮像を目的としない，受光領域だけのCCDはフルフレーム転送型(FFT-CCD)と呼ばれ，垂直シフトレジスタ，水平シフトレジスタおよび出力部の，シンプルな構成でできている．
[1] 計測用のFFT-CCD
表面入射型のFFT-CCDでは受光面上のポリシリコン配線のため400 nm以下の領域の感度はほとんどゼロであり，裏面入射型にくらべると，量子効率の最大値は約40％と低くなる．計測用のCCDでは，
が重要な性能であり，メーカーにより若干定義に違いが見られるものの，読出しノイズや暗電流が性能を比較するための目安となる．
最近のCCDではMPP動作により10 pA/cm2程度の非常に小さな暗電流と，5 e-rms以下の低読出しノイズが，ほとんどの最高グレードの計測用CCDでは実現されている．ほかに画素数の多いCCDではコスメティック欠陥がメーカー関を比較するうえで重要であり，受光面積が大きく画素サイズの小さなCCDほど画素欠陥は増加する傾向にある85)．
[2] X線のダイレクト検出器としてのCCD
10 keV以下のエネルギー範囲のX線はFFT-CCDでダイレクトに検出することができる84)85)．
このようなダイレクト撮像型のCCDは常深らにより，世界に先駆けて日本のX線天文衛星「あすか」に搭載され86)，その後の同様のプロジェクトに大きなインパクトを与えた．同時に，国産でのダイレクト撮像型のCCDもCRESTのプロジェクトで87)，小さな画素サイズ，厚い空乏層と大きな面積をめざして開発された．表23・3のCCDは，それらの成果である．最近では，これらの技術を集積したX線光子計数用のCCDとして，電子冷却機構を内蔵したCCD-MAXIが開発されており，60 μm以上の厚い空乏層を有するこのCCDは，国際宇宙ステーションの日本モジュールに搭載される予定である．
X線ダイレクト検出型のCCDではX線フォトンは，シリコン中でその入射エネルギーに応じて(3.65 eV当り一つというメカニズムで)複数個のエレクトロン-ホールペアを生成する．たとえばFe-55のMnのKaでは約1620eがCCD内部で生成され，読出しノイズが5erms以下の非常に低読出しノイズのFFT-CCDではS/Nがよく検出できる．また，発生するエレクトロンの数は完全にX線エネルギーに比例するため，非常に優れたX線分光検出器となる．このようなCCDでは，図23・27に示すようなFWHMで140 eV以下の優れたエネルギー分解能と，図23・28に示すような高い量子効率が実現でき，同時にCCDの持つ優れた位置分解能を実現することができる．
いまではCCDは，X線領域のアプリケーションになくてはならない検出器となっている．
[3] X線イメージング用CCD
CCD自体では10 keVを超えるX線エネルギー検出は不可能であるが，X線シンチレータやFOP(fiberoptical plate)のような，ほかのコンポーネントと組み合わせることで数十keVから百数十keVのX線検出が可能になる．レンズ光学系が困難なX線領域では撮像する対象物の大きさと1:1で対応できる面積の大きな検出器が要求される．最近では半導体技術の進展に支えられ，開発初期には考えられなかった数cm角のCCDも製作可能になっている．
特に1990年代からは，歯科用のX線フィルムをイメージセンサで置き換える技術が進展した．表23・4に示すような30×20 mmの有効受光領域と20μmの画素サイズを持った150万画素のFFT-CCDに，CsIのようなX線を可視光に変換するためのシンチレータをコーテイングしたX線耐性の高いFOPを接着させ，シンチレータ/FOP/CCDの構成によりデジタルカメラのようにX線のイメージを取得することが可能になっている．このようなX線検出器ではエネルギー分解能や感度などの主要な性能はほとんどシンチレータによって決定されているが，X線フィルムにくらべて，およそ50~90 ％のX線量を減らすことが可能で，図23・29に示すような20 Lρ[mm]程度の解像度の高いX線のデジタルイメージが簡単に取得できるようになった．
23・4・2 BT-CCDの構造と特徴
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